Análisis y aplicación de estrategias para modular la respuesta inflamatoria en patologías intestinales

Durante las últimas décadas se ha reportado un importante incremento en la incidencia de patologías inmunes inflamatorias, no infecciosas, fundamentalmente en países desarrollados o en vías de desarrollo. Debido a la velocidad con que se ha incrementado la incidencia de estas patologías, sólo los cambios en los factores ambientales son capaces de explicarlo. Estudios epidemiológicos han permitido observar una asociación entre el incremento en patologías inflamatorias no infecciosas y la disminución en la incidencia de patologías infecciosas, debido a una mejora en las condiciones sanitarias, por mejoras en la higiene personal, y al incremento en el uso de vacunas y antibióticos, que implican una menor exposición a microrganismos (Okada et al. 2010). En base a estos datos epidemiológicos surge la Hipótesis de la Higiene, que plantea inicialmente que la menor exposición a microrganismos infecciosos que induzcan una respuesta Th1, genera una desbalance, con la consecuente inducción de respuestas inmunes Th2 hacia Ags inocuos (Strachan 1989). Sin embargo, el incremento en patologías autoinmunes y otras patologías asociadas a una respuesta de perfil Th1, llevaron a reformular dicha hipótesis. Así, el incremento observado en inmunopatologías Th1 y Th2 se debería mecanismos regulatorios defectuosos. Es sabido que la enorme variedad y cantidad de microrganismos que componen la microbiota intestinal ejercen diversas funciones que son relevantes desde el punto de vista metabólico, nutritivo, pero también inmunológico. Estos microrganismos, la gran mayoría saprófitos, y sus componentes participan activamente de la inducción de diferentes células con funciones regulatorias que formarán parte de los circuitos regulatorios que operan a nivel local y sistémico. Estos mecanismos son importantes para evitar las reacciones de hipersensibilidad y fenómenos de autoinmunidad. Por lo tanto la Hipótesis de la Higiene reformulada postula que un menor contacto con microrganismos patógenos y saprófitos, por los hábitos de vida en los países occidentalizados o desarrollados, genera mecanismos regulatorios deficientes, que dependiendo de factores de susceptibilidad individual, darán origen al incremento en la incidencia de las inmunopatologías Th2-dependientes (alérgicas) o Th1-dependientes (autoinmunidad) (Okada et al. 2010; MacDonald et al. 2011). Entre estas patologías se encuentran las alergias alimentarias y las enfermedades inflamatorias intestinales, cuyas formas principales son la enfermedad de Crohn y la colitis ulcerosa. Dadas la alta morbi-mortalidad de estas enfermedades, el estudio de las bases inmunológicas y de la influencia de factores ambientales en el desarrollo o potenciación de las mismas, así como la evaluación de diferentes estrategias terapéuticas que permitan modular dichas inmunopatologías, resulta fundamental para mejorar la calidad de vida de los pacientes. En este trabajo de tesis estudiamos diferentes estrategias terapéuticas para modular la respuesta inmune alérgica, haciendo uso de un modelo de alergia alimentaria experimental. Para ello administramos a ratones previamente sensibilizados, bajas dosis del alergeno por vía oral, o por vía sublingual en presencia o ausencia de un agonista de TLR4 (la proteína externa de membrana de Brucella abortus, Omp16) como adyuvante pro-Th1 mucosal. Tanto con la inmunoterapia oral, como con la inmunoterapia sublingual en presencia de Omp16, logramos modular la respuesta inmune alérgica en forma local y sistémica, reduciendo la expresión y secreción de citoquinas asociadas a una respuesta Th2, e incrementando la frecuencia de la población de células Treg y/o Th1. Por otro lado nos propusimos optimizar un modelo de colitis experimental, inducida por administración intra-rectal de TNBS, y evaluar el efecto de la administración oral de un péptido con propiedades anti-inflamatorias, previamente demostradas in vitro e in vivo en el modelo de alergia experimental (Moronta 2015, trabajo de tesis doctoral; Moronta et al. 2016). El modelo de colitis se caracteriza por la generación en colon de un infiltrado transmural, daño epitelial, y una respuesta inmune Th1, así como el desarrollo de fibrosis en la forma crónica, con características similares a las observadas en pacientes con enfermedad de Crohn. La administración oral de un péptido de Amaranto, con propiedades anti-inflamatorias, logró modular la respuesta inflamatoria, reduciendo el daño epitelial y el infiltrado celular en colon, así como la expresión y secreción de citoquinas pro-inflamatorias tanto de la inmunidad innata como de la inmunidad adaptativa. Finalmente, decidimos aplicar el modelo de colitis al estudio de factores ambientales en la modulación del proceso inflamatorio intestinal. Durante la erupción del volcán Puyehue en 2011, se detectó un empeoramiento de los pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal, falta de respuesta a los tratamientos convencionales, y aumento en las intervenciones quirúrgicas por graves complicaciones. En base a esta observación nos propusimos evaluar el efecto de la administración oral de cenizas volcánicas, como factor ambiental potenciador de la respuesta inmune inflamatoria, en el modelo de colitis experimental. De esta forma evidenciamos que la administración oral de cenizas volcánicas, incrementó el daño tisular y el infiltrado celular en el modelo de colitis, así como la expresión de citoquinas pro-inflamatorias y factores de transcripción asociados. Dado que las cenizas volcánicas están compuestas de partículas menores a 10μm, y los elementos principales son aluminio, silicio y titanio, los cuales han sido implicados en la activación del inflamasoma, vía de NLRP3, proponemos que esta es la vía por la cual las cenizas potencian la respuesta inmune inflamatoria. Los resultados aquí planteados serán de utilidad para comprender las bases inmunológicas de diferentes estrategias inmunomodulatorias para el re-establecimiento de la tolerancia mucosal hacia Ags dietarios y microbianos, y para resaltar la importancia de los factores ambientales como disparadores o potenciadores de patologías inflamatorias intestinales.